[发明专利]基于系统变流器的移动应急电源

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电力电源技术领域的装置，具体是一种基于系统变流器的移动应急电源。

背景技术

移动应急电源已广泛应用于各个行业，如作为现代楼宇的后备电源，抢险救灾中的应急供电，以及医疗、消防、军事装备等，需求量不断增大。近年来，随着微网概念的提出以及分布式发电系统的不断发展，移动应急电源也可用于小型电网的后备支撑，及作为各种新能源的并网中介等。

所述移动应急电源基于全控电力电子器件IGBT及PWM变换技术，与传统移动应急电源系统相比，具有以下优点：1)除利用传统的柴油机组外，将风能、太阳能也作为应急电源的主要能量来源，通过变流器输出高质量电能，从而减小污染，达到节能环保的目的。2)移动应急电源核心部分采用一种多功能变流器，将直流升降压(Boost、Buck)、PWM整流、PWM逆变功能集于一身，减小了设备整体体积，提高了效率。3)可提供三相及单相交流输出电压，幅值和频率可控，能够适用于各种电压等级和频率的负载，扩大系统应用范围。4)除具备应急发电功能外，还可作为新能源并网接口，成为分布式发电系统的重要组成部分。5)采用PWM变流技术，开关频率高，谐波含量低，输出波形质量高。

针对现有移动应急电源大都依赖柴油机组发电，存在噪声大、污染环境，以及输出电能质量差等问题，设计了一种移动应急电源系统，其核心部分是一种多功能变流器，是在传统三相桥式变流器拓扑结构基础上，增加电容、电感、接触器和蓄电池构成。将直流升降压(Boost、Buck)、PWM整流、PWM逆变功能集于一身，使风能，太阳能能够应用于移动应急电源系统。整个移动应急电源系统可通过上位机和PLC协调控制，发出指令信号及监控系统运行状态，所有操作可通过安装在控制室内的触摸屏或工控机来完成。

对于变流器实现的各种功能所采用的控制方式也各不相同，对于直流升、降压变换，采用PI调节器，通过调节控制信号输出幅值改变PWM占空比，从而维持输出直流电压跟踪给定，对系统中蓄电池充电或维持电容电压恒定。对于PWM整流方式，采用双闭环矢量控制策略，分为内环和外环，其中，内环为电流闭环，采用前馈解耦控制策略，有功电流、无功电流分别跟踪外环给定值；外环分别为直流电压和无功功率闭环，采用PI调节器控制系统输出跟踪给定值。对于PWM逆变方式，分别控制两相旋转坐标系下dq轴电压跟踪给定，由PI调节器输出控制信号，再经坐标反变换得到三相静止坐标系下参考信号，触发各IGBT器件，输出频率、幅值可调的三相交流电。

经对现有技术文献的检索发现，Guiyin Yu在The Ninth International Conference onElectronic Measurement & Instruments学术会议上发表的A New Type of Three-phaseEmergency Power Supply(EPS)(一种三相应急电源(EPS))设计了一种基于IPM模块和DSPTMS320LF2407A处理器的应急电源系统，实现应急电源的基本功能，但存在以下缺点：1)主电路中电能来源单一，只有蓄电池作为唯一储能环节，经直流变换电路及三相桥式逆变电路后输出，而蓄电池在频繁充放电情况下使用寿命短、成本高，系统容量受蓄电池体积和成本影响大。2)对于风能、太阳能等新能源没有预留接口，无法利用风力发电机和太阳能电池板等输出电能。3)输出接口较少，只能输出一路三相交流电。4)应用范围较小，文献中所述应急电源系统不可移动，对于电力抢险、通信维修、突发事件处理、抢险救灾等场合无法应用。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于系统变流器的移动应急电源，以DSP2812数字信号处理器为核心控制器，采用触摸屏作为系统上位机，选择系统运行状态，给出系统运行指令信号，操作简单。电源核心部分为多功能变流器，通过接触器闭合不同回路，可使系统工作于直流变换、PWM整流、PWM逆变状态之一。电能可来源于风能、太阳能、市电、柴油机四种输入，有效提高系统可靠性。